大流量低噪声活塞泵的制作方法

本实用新型涉及一种流体输送泵，尤其涉及一种应用于船舶舱底污水处理系统中的污水输送泵。

背景技术：

船舶舱底污水的危害有多个方面，舱内污水不仅对船舶有腐蚀作用，还会对货物和机电设备造成损坏，严重的还会影响船舶的正常运行；而且舱底污水还需经过收集处理达标后方能排出船外，否则会造成海洋或内河等水体污染。故而船舶舱底污水处理系统是最主要的船舶系统之一，舱底水输送泵则是舱底污水处理系统中不可缺少的重要部分。

目前舱底水输送泵大都采用离心输送泵，离心泵虽然具有结构简单紧凑的特点，但离心泵无自吸能力，在启动前必须将泵体和吸入管路中充满液体方能工作，这就意味着必须等舱底积水达到一定深度，才能进行泵体灌水操作，以启动输送泵而开始排水。显然这非常不便于实现污水处理的远程集中控制和污水的连续排放，很容易形成舱底大量积水。同时由于离心泵不适宜小流量、大压头的污水输送，输送效率低，离心输送泵难以应用于大型船舶舱底水处理系统中。离心泵运行时若泵内没有灌水或灌水不满，泵壳内会有空气，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，使叶轮中心区所形成的低压不足以将污水吸入泵内，形成“气缚”现象，离心泵即使启动也不能输送液体，还会形成很大的流体搅动噪声和泵体振动，不仅直接影响船舶以及军用舰艇的隐蔽性，而且也会对船上人员的生活和工作环境带来很大的影响。

往复式活塞泵最明显的特点是具有自吸能力，对污水物理和化学性能不很敏感，能够输送液、气混合物，而且能够达到很高压力，压力变化不影响泵的流量，对于脉动要求不高舱底污水输送特别适宜。但是单作用活塞泵由于单程工作效率不高，污水输出脉动噪声较大；双作用活塞泵的有杆腔和无杆腔均为工作腔，不仅提高了泵的工作效率，而且增加了泵的输出流量。但是随着船舶的大型化，舱底污水不仅量大，而且要求能实现远程操作、大流量集中输送处理，现有的单缸双作用活塞泵仍然不能满足舱底水大流量的输送需要。尤其是现有活塞泵中的单向阀在启闭工作过程会产生较大的拍打敲击声，当单向阀芯在舱底水压力的作用下，阀芯与阀座分离而打开，舱底污水反向流动时，流体压力将阀芯推向阀座而关闭，从而切断流动。因此单向阀的阀芯在舱底污水的作用下不断地与阀座分离或贴合，形成阀芯与阀座之间频繁地拍击和敲打，并且随着单向阀工作频率的提高和管路压力的增大，活塞往复运动加快，阀芯与阀座间的冲击愈加剧烈。这种阀芯和阀座间的频繁而剧烈的敲击首先会造成阀芯或阀座的损坏破碎，甚至使单向阀完全失效；再者阀芯与阀座间的频繁敲击很容易导致密封面的损坏，造成密封不严而形成反向泄漏；加之活塞泵的工作噪声，不仅影响军用舰艇的隐蔽性及船上人员的生活和工作，而且也会严重影响泵的使用性能和使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大流量低噪声活塞泵，不仅具有较高的工作效率，以实现大流量输送，而且运行噪声低，实现平静运行。

为了解决上述技术问题，本实用新型的大流量低噪声活塞泵，包括驱动装置，以及与驱动装置传动连接的活塞泵，所述驱动装置至少与一活塞泵传动连接；每一活塞泵的活塞杆外伸端均连接有往复导引器，固定安装于驱动装置输出端的曲柄通过连杆与往复导引器相绞连；各活塞泵所对应的曲柄相互间错开设置；所述活塞泵的无杆腔分别连通有通往进液口和出液口的单向阀，该活塞泵的有杆腔也分别连通有通往进液口和出液口的单向阀；所述单向阀包括阀体，在所述阀体内活动支承有缓冲阀座，在阀体上还固定设置有缓冲弹簧座，在缓冲阀座与缓冲弹簧座之间设置有缓冲弹簧；在阀体上固定支撑有限位顶板，滑动导杆通过限位顶板活动支承于阀体上，滑动导杆上端固定设置有导杆限位件，导杆限位件与限位顶板位置相对应；在滑动导杆上活动套装有阀芯，该阀芯的弹簧腔中设置有阀芯减振弹簧，阀芯减振弹簧一端支承有缓冲垫块，阀芯减振弹簧的另一端支承于滑动导杆上；所述缓冲阀座的密封面与阀芯的密封面相对设置，当缓冲阀座的密封面与阀芯的密封面相贴合时，缓冲阀座与缓冲弹簧座之间的间隙b大于导杆限位件与限位顶板之间的间隙a。

在上述的活塞泵中，驱动装置与若干活塞泵相互并行且传动连接，形成多泵同时工作的泵结构，能够产生很高的排压和较大的输出流量，满足快速、大流量输送污水的工作需要，有效提高了泵的工作效率，也简化泵结构。活塞泵活塞杆的外伸端连接有往复导引器，该往复导引器不仅保证了活塞泵活塞杆始终沿轴线方向往复运动，确保活塞泵的高效平稳工作，降低活塞泵的运行故障，而且使得活塞杆能够获得更长的往复行程，从而保证活塞泵输出流量的增加，输送效率的提高。活塞泵所对应的驱动曲柄相互空间上错开设置，既可有效减少驱动装置驱动负荷的不均衡，也有效减少输出液流脉动及其脉动噪声。由于各活塞泵的有杆腔和无杆腔均分别连通有通往进液口和出液口的单向阀，构成了多缸双作用活塞泵，活塞泵有杆腔和无杆腔均为工作腔，加上驱动活塞杆运动的曲柄是错开设置，进一步减少了输出脉动，均衡了驱动装置的负荷。更由于单向阀的滑动导杆上端设置有导杆限位件，缓冲阀座与阀芯相贴合接近时，缓冲阀座与缓冲弹簧座之间的间隙b大于导杆限位件与限位顶板间的间隙a；单向阀关闭时阀芯两侧的压差逐渐变大，在介质流体压力作用下阀芯被加速推向缓冲阀座，阀芯和阀座贴近时会达到最大关闭速度，此时阀芯带着滑动导杆向阀座接近，阀芯和缓冲阀座碰及时，缓冲阀座和缓冲弹簧首先起着吸振减振作用，并且一并下行一段距离，使阀芯关闭速度得以减缓；随后阀芯和滑动导杆一起带着阀座继续下行，当导杆限位件碰及限位顶板时滑动导杆不再行，由于阀芯减振弹簧是支承于滑动导杆上，下行的阀芯开始压缩阀芯减振弹簧，使得阀芯减振弹簧和缓冲弹簧共同发挥作用，而使阀芯减速，使得阀芯和阀座的冲击变缓，既避免阀门元件和密封面的损坏，又大大降低了阀门的关闭噪声。当单向阀打开时，介质流体推动阀芯上行，随着阀芯、阀座的分离，阀芯两侧的压差变小，阀芯上行速度会逐步变缓，当阀芯接近限位顶板而至上极限位时，缓冲垫块和阀芯减振弹簧共同起到减缓阀芯与限位顶板间冲击振动的作用，达到减振降噪的目的。

本实用新型的优选实施方式，所述驱动装置与2—6个活塞泵传动连接。结构合理，便于实施。

本实用新型的进一步实施方式，所述驱动装置包括变速器，以驱动变速器的电机。便于实现多泵驱动。

本实用新型的优选实施方式，所述往复导引器包括导引架，导引架滑动支承于导引轨道上，活塞杆外伸端与导引架固定连接，连杆的一端与导引架相铰连，连杆的另一端与曲柄相铰连，导引轨道与活塞泵的中心线平行设置。具有结构简单，能有效保证活塞杆平稳地沿轴心线往复运动。

本实用新型的优选实施方式，相邻两曲柄的空间交错角α=80°—100°。该结构使得一活塞杆具有相对较小的瞬间抽吸速度，而另一活塞杆具有相对较高瞬间抽吸速度，以平衡驱动装置负荷，降低输出脉动。

本实用新型的优选实施方式，所述缓冲阀座的密封面与阀芯的封面相贴合时，缓冲阀座与缓冲弹簧座之间的间隙b为导杆限位件与限位顶板之间的间隙a的(2-4)倍。既能有效减缓单向阀关闭时阀芯的速度，降低阀芯、阀座间的冲击，又使单向阀结构变得合理紧凑。

本实用新型的进一步实施方式，所述缓冲弹簧座上固定安装有导杆下滑座，所述滑动导杆的上端滑动支承于限位顶板上，滑动导杆的下端滑动支承于导杆下滑座上；所述导杆限位件位于限位顶板的上方。滑动导杆支承可靠，滑动导向性好，限位可靠。

本实用新型的进一步实施方式，所述阀芯减振弹簧的一端通过减振弹簧下支座支承于滑动导杆上，阀芯减振弹簧另一端通过减振弹簧上支座支承有缓冲垫块，该缓冲垫块滑动套装于滑动导杆上；所述阀芯上固定连接有阀芯盖板，所述缓冲垫块活动置于阀芯盖板的中心位置，所述减振弹簧上支座支承于阀芯盖板的内侧。既可实现阀芯的关闭减振，也可实现阀芯的打开减振。

本实用新型的进一步实施方式，所述缓冲阀座与阀体之间设置有阀座密封件；所述阀芯与滑动导杆之间设置有阀芯密封件。可靠地实现活动件间的密封。

本实用新型的优选实施方式，所述阀座密封件和阀芯密封件均为o型密封圈；所述缓冲垫块为弹性垫块；所述限位顶板通过支撑杆固定支撑于阀体上。密封、减振性能稳定可靠，限位顶板支撑可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型大流量低噪声活塞泵作进一步说明。

图1是本实用新型大流量低噪声活塞泵一种实施方式的结构原理图；

图2是本实用新型大流量低噪声活塞泵一种具体实施方式的俯视结构示意图；

图3是图2所示实施方式的主剖视结构示意图；

图4是图3的a—a剖面结构示意图；

图5是图2所示实施方式中的两个曲柄的空间位置图；

图6是图2所示实施方式中单向阀（处于关闭状态）的结构示意图。

图中，1—连杆；2—曲柄；3—变速器；4—电机；5—往复导引器、501—导引轨道、502—导引滚轮、503—导引架、504—连轴节；6—进液口；7—出液口；8—单向阀、801—滑动导杆、802—导杆下滑座、803—缓冲弹簧座、804—阀体、805—支撑杆、806—限位顶板、807—阀芯减振弹簧、808—减振弹簧上支座、809—导杆限位件、810—缓冲垫块、811—阀芯盖板、812—连接螺栓、813—阀芯、814—缓冲阀座、815—阀座密封件、816—缓冲弹簧、817—阀芯密封件、818—减振弹簧下支座；9—活塞泵、901—活塞杆、902—缸体、903—活塞、904—无杆腔、905—有杆腔；10—集流箱、101—出液腔、102—进液腔。

具体实施方式

如图1所示大流量低噪声活塞泵。该活塞泵包括驱动装置，驱动装置由变速器3和驱动变速器3的电机4组成，在变速器3的两根输出轴端均固定安装有曲柄2，曲柄2经对应的连杆1及往复导引器5与活塞泵9的活塞杆901相铰连。活塞泵9采用单出杆泵从而形成有杆腔和无杆腔。有杆腔上分别连通有通向进液口6和出液口7的两只单向阀8，同样在无杆腔上也分别连通有通向进液口6和出液口7的两只单向阀8；故在每一活塞泵9上至少连通有4只单向阀8。

如图2及图3所示的大流量低噪声活塞泵中，驱动装置的电机4和变速器3联为一体而构成电机变速装置，在变速器3的两侧对称地伸出两根输出轴，在该两根输出轴上均固定安装有曲柄2。曲柄2的外端铰连有连杆1，连杆1的另一端铰连于导引架503上，导引架503的两侧端均对称铰连有导引轨道501，每一导引滚轮502滚动支承于对应的导引轨道501上，导引轨道501为直线轨道且相互平行，该两直线轨道平行于活塞泵9的中心线，并且导引轨道501固定连接于活塞泵9的缸体902一端的缸盖，活塞杆901密封地穿过该端缸盖向外伸出，活塞杆901的伸出端通过连轴节504连接于导引架503上。导引轨道501、导引滚轮502、导引架503及连轴节504构成往复导引器5。活塞泵9的缸体902另一端的缸盖固定连接于集流箱10的箱体上。

如图4所示的集流箱10，该集流箱10被分隔成出液腔101和进液腔102，出液腔101与出液口7相连通，进液腔6与进液腔102相连通，八只单向阀8固定支承于集流箱10中间的肋板上。八只单向阀8依图1所示的连通关系分别连通于各个活塞泵9的有杆腔905和无杆腔904，以及连向进液口6和出液口7。

如图5所示，该图示意地表示出本实施例中两个活塞泵9分别对应的曲柄2的空间安装位置。该两个曲柄2在空间上的夹角α=90°，这样处于图示竖直位置的曲柄带动连杆转动时，该曲柄和连杆的铰连点具有较大的水平速度分量和位移分量，并且随着该曲柄的转动，其水平速度分量和位移分量将逐渐变小；而此时处于图示水平位置的曲柄带动连杆转动时，其铰连点具有较小的水平速度分量和位移分量，但随着该曲柄转动，其水平速度分量和位移分量将逐渐变大，故而这种结构可以平衡驱动装置的负荷，以及使泵的输出脉动变得平稳。

图6示出了单向阀的具体结构，该单向阀8包括呈短管筒状的阀体804，在阀体804上口端固定支承有4根支撑杆805，在支撑杆805的顶部固定安装有限位顶板806。在阀体804的下口端内固定安装有缓冲弹簧座803，在缓冲弹簧座803内沿阀体804的径向固定安装有导杆下滑座802。

在阀体804的内筒壁活动支承有缓冲阀座814，缓冲阀座814呈圆环状结构，在缓冲阀座814的周向侧面与阀体804内壁面之间安装有阀座密封件815，该阀座密封件815为o型橡胶密封圈。在缓冲阀座814的下端面与缓冲弹簧座803之间支撑有四根缓冲弹簧816，缓冲弹簧816为压缩圆柱弹簧，该缓冲弹簧816的下端位于缓冲弹簧座803的对应弹簧孔中。

滑动导杆801沿阀体804的中心线穿过限位顶板806和导杆下滑座802滑动支承于阀体804上。滑动导杆801的上端滑动支承于限位顶板806的对应导杆孔中，在滑动导杆801的上端顶部固定安装有导杆限位件809，该导杆限位件809也可以不采用分体结构而与滑动导杆801做为一整体结构。滑动导杆801的下端部则滑动支承于导杆下滑座802的对应导杆孔中。在滑动导杆801的中段位置套装有阀芯813，在阀芯813的芯部位置设置有弹簧腔，该弹簧腔中设置有阀芯减振弹簧807。阀芯减振弹簧807为压缩圆柱弹簧，其下端通过减振弹簧下支座818支承于滑动导杆801上，即减振弹簧下支座818固定连接于滑动导杆801上或滑动导杆801为一整体结构。阀芯减振弹簧807的上端通过减振弹簧上支座808支承有缓冲垫块810，缓冲垫块810滑动套装于滑动导杆801上，且该缓冲垫块810可以活动地位于阀芯盖板811的中心位置，位于阀芯813弹簧腔中的减振弹簧上支座808支承于阀芯盖板811的内侧。阀芯盖板811通过连接螺栓812固定连接于阀芯813上，缓冲垫块810由弹性材料制成，如尼龙垫块、橡胶垫块等。阀芯813的另一端与滑动导杆801相互密封地滑动套接，阀芯813与滑动导杆801之间安装有阀芯密封817，该阀芯密封817也为o型橡胶密封圈。

阀芯813下行关闭时，由于阀芯813两端间的流体压差越来越大，下行速度变快。当阀芯813的密封面与缓冲阀座814的密封面相贴合而构成密封副时，缓冲阀座814的下端面与缓冲弹簧座803之间的间隙b大于导杆限位件809与限位顶板之间的间隙a，本实施例中a=1mm、b=3mm；优选地b=(2-4)a。

阀芯813在介质流体作用下，阀芯813与缓冲阀座814相贴合后，阀芯813继续在介质流体的推动下并通过缓冲阀座814继续压缩缓冲弹簧816，当导杆限位件809与限位顶板806相碰及时，滑动导杆801停止随阀下行，阀芯813的下行速度和推为开始通过阀芯盖板811和减振弹簧上支座808压缩阀芯减振弹簧807，此时阀芯减振弹簧807和缓冲弹簧816共同发挥作用，以进一步吸振减振，实现最大限度地降低阀芯与阀座的冲击振动和冲击噪声。

单向阀打开时，阀芯813在介质流体作用下上行，由于单向阀的阀内流道逐步变大，阀芯813两侧的压差变小。阀芯上行速度会逐渐变慢。当缓冲垫块810碰及限位顶板806内侧时，缓冲垫块810首先起到减振吸振作用。继而阀芯813又通过减振弹簧下支座818和阀芯减振弹簧807发挥减振吸振功能。

上述仅举出了本实用新型的一种优选实施方式，但本实用新型并不局限于上述实施例，在不违背本实用新型基本原理的情况下所作出的改进和变换均落入本实用新型的保护范围内。